Gaia, il telescopio ESA che riscrive la storia della Via Lattea

Per capire come si è formata la Via Lattea, gli astronomi hanno avuto bisogno di un censimento senza precedenti: misurare con precisione la posizione, la distanza e il movimento di quasi due miliardi di stelle. A realizzarlo è stata Gaia, la missione di astrometria dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) che in poco più di un decennio ha trasformato la nostra comprensione della galassia, rivelando perfino i fantasmi di antiche galassie che la nostra ha inghiottito miliardi di anni fa.

Una missione da record

Lanciata il 19 dicembre 2013 dallo spazioporto di Kourou, nella Guyana francese, Gaia ha raggiunto il punto lagrangiano L2, a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra nella direzione opposta al Sole, una posizione stabile ideale per osservare il cielo senza interferenze. Da lì la sonda ha ruotato lentamente su se stessa scandagliando ripetutamente l'intera volta celeste con due telescopi e una fotocamera da quasi un miliardo di pixel, la più grande mai inviata nello spazio.

Il risultato è una mole di dati colossale: posizioni misurate con una precisione dell'ordine del microsecondo d'arco, equivalente a distinguere lo spessore di un capello a centinaia di chilometri di distanza. Gaia ha catalogato circa l'1% delle stelle della Via Lattea, abbastanza per ricostruire la struttura tridimensionale e la dinamica dell'intera galassia. Le sue operazioni scientifiche si sono concluse all'inizio del 2025, quando la sonda, esaurito il carburante, è stata spostata in un'orbita di smaltimento e disattivata il 27 marzo 2025. I suoi cataloghi, però, continueranno a essere analizzati per decenni.

L'archeologia galattica

Gaia ha inaugurato quella che gli astronomi chiamano l'archeologia galattica: la disciplina che cerca, nelle proprietà e nei movimenti delle stelle che osserviamo oggi, le tracce di eventi avvenuti miliardi di anni fa. Proprio come un archeologo ricostruisce una città dai suoi resti, gli astronomi ricostruiscono la storia della Via Lattea dalle "impronte" lasciate nei moti stellari. Le stelle, infatti, conservano memoria della loro origine: quelle nate da una stessa galassia tendono a muoversi insieme con velocità e composizione chimica simili, anche a miliardi di anni di distanza.

Gaia-Enceladus, la galassia inghiottita

La scoperta più clamorosa è arrivata nel 2018. Analizzando i dati di Gaia, un gruppo guidato dall'astronoma Amina Helmi ha individuato un'enorme popolazione di stelle dai moti caratteristici, residuo di una galassia nana che si fuse con la nostra circa dieci miliardi di anni fa. È stata battezzata Gaia-Enceladus (o Gaia-Sausage-Enceladus, per la forma "a salsiccia" che le sue stelle disegnano nei grafici delle velocità). All'epoca della collisione la Via Lattea era molto più piccola di oggi, e l'impatto fu tale da contribuire a formare l'alone interno e il disco spesso della galassia. Lo studio pubblicato su Nature ha mostrato che una fetta consistente delle stelle dell'alone proviene proprio da quella antica galassia divorata.

L'ESA ha definito questa scoperta uno dei risultati più significativi della missione: come spiega l'articolo "Galactic ghosts" dell'Agenzia Spaziale Europea, stiamo letteralmente osservando i "fantasmi" di galassie che non esistono più, ma le cui stelle vivono ancora intorno a noi.

Non solo fusioni antiche

Gaia non si è fermata qui. Ha rivelato che il disco della Via Lattea è increspato come la superficie di uno stagno, segno di una perturbazione recente, probabilmente il passaggio della galassia nana del Sagittario. Ha scoperto la Onda di Radcliffe, una gigantesca struttura ondulata di gas e regioni di formazione stellare lunga migliaia di anni luce vicino al Sole. Ha individuato stelle ipervelocità espulse dal centro galattico e ha affinato le distanze cosmiche che fanno da fondamenta a tutta l'astrofisica. Una panoramica delle scoperte è raccolta nell'articolo "Gaia unravels the ancient threads of the Milky Way" dell'ESA.

Dati che dureranno decenni

Anche se la sonda è ormai spenta, l'eredità di Gaia è appena cominciata. I rilasci di dati si sono susseguiti nel tempo — dal primo del 2016 a quello del 2022 — e i prossimi cataloghi, ancora più ricchi e precisi, sono attesi nei prossimi anni. Conterranno informazioni su esopianeti, asteroidi, stelle binarie e la mappa più dettagliata mai realizzata della nostra galassia. Gaia ha dimostrato che, per guardare indietro nel tempo, a volte non servono telescopi puntati su galassie lontanissime: basta misurare con sufficiente precisione le stelle che abbiamo intorno, e leggere nei loro moti la cronaca di un passato vecchio di miliardi di anni.

Un occhio che ha cambiato l'astronomia

Prima di Gaia, le distanze precise delle stelle erano note solo per poche migliaia di oggetti vicini. La missione ha moltiplicato quel numero per centinaia di migliaia di volte, fornendo la "scala" su cui poggia gran parte dell'astrofisica moderna: senza distanze affidabili, infatti, non è possibile sapere quanto sono luminose, grandi o vecchie le stelle. Per questo i dati di Gaia sono diventati uno strumento di lavoro quotidiano per migliaia di ricercatori in tutto il mondo, citati in decine di migliaia di articoli scientifici. La sonda ha anche misurato la composizione chimica e la temperatura di milioni di stelle, permettendo di distinguere le diverse "generazioni" stellari che popolano la galassia. È grazie a questa combinazione di posizione, moto e chimica che è stato possibile separare le stelle "native" della Via Lattea da quelle ereditate dalle galassie inghiottite, come Gaia-Enceladus. In un certo senso, Gaia ha fatto per l'astronomia ciò che il GPS ha fatto per la navigazione: ha dato a ogni stella un indirizzo preciso nello spazio e nel tempo.